三相逆变器多机并网系统谐振机理与抑制策略研究

发布时间：2017-10-10 19:47

  本文关键词：三相逆变器多机并网系统谐振机理与抑制策略研究

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【摘要】：近年来,基于可再生能源的分布式发电已经成为国家节能减排、能源可持续发展战略规划的重要组成部分。作为分布式发电系统与电网的连接装置,并网逆变器起着至关重要的作用。然而,在弱电网条件下的LCL型并网逆变器与电网之间存在谐振的不稳定问题,频频导致系统故障甚至炸机事故的发生。因此,研究弱电网条件下,多台LCL型逆变器并网的谐振机理及其抑制策略对实现新能源系统安全稳定运行具有重要的意义。本文首先在开环阻抗模型建模基础上,详细分析了弱电网条件下LCL输出滤波逆变器并联并网系统的谐振机理以及谐振规律。之后,考虑闭环控制对系统稳定性的影响。在建立闭环诺顿等效电路模型的基础上,发现系统的稳定性与电网阻抗以及逆变器闭环输出导纳有关,因此提出通过调整多机系统中每台逆变器控制的闭环输出导纳使系统实现稳定的方法。逆变器单元的闭环输出导纳特性也可作为评价多机系统稳定性的方法。进而,采用全状态反馈+比例谐振(Proportion Resonant,PR)控制器的控制方法作为系统中逆变器单元的控制方案实现多机并网控制。全状态反馈控制用于调整单机系统的输出导纳,PR控制器用于消除系统稳态误差,同时减小解耦项造成的参数引入误差。MATLAB仿真验证了全状态反馈+PR控制器的控制方法对于谐振抑制策略以及并网控制的有效性,同时与传统的电容电流反馈控制方法进行了比较,验证了本文方法具有更好的鲁棒性。最后,为了验证本文设计的谐振抑制控制方法的可行性,以及方便开展后续的实验研究,设计并搭建了单机额定容量7.5k W的三相LCL型逆变器三台并网实验平台。设计基于DSP+FPGA的控制板,编写基于Verilog语言的FPGA底层AD、DA、保护及PWM硬件驱动程序,以及基于C语言的DSP控制算法及RS232触摸屏通信算法程序。完成了电平变换电路、继电器电路等转接板硬件的设计与各模块及整机调试工作。在实验平台上对本文的控制方案进行了实验研究,实验结果表明了本文谐振抑制方法的有效性。
【关键词】：LCL滤波器 谐振抑制 多逆变器并网 全状态反馈控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 微网中的谐振问题研究现状11-15
• 1.2.1 微网系统的建模分析12-14
• 1.2.2 微网系统的谐振抑制14-15
• 1.3 多逆变器并联并网的关键问题15-17
• 1.4 主要工作及内容安排17-18
• 第2章 多机系统开环建模谐振机理分析18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 开环阻抗模型18-25
• 2.2.1 单机开环阻抗模型分析19-20
• 2.2.2 多机开环阻抗模型分析20-25
• 2.3 谐振抑制方案思路25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 多机系统闭环建模分析与控制27-46
• 3.1 引言27
• 3.2 闭环诺顿等效电路模型分析27-29
• 3.3 逆变器并网与谐振抑制控制方法29-36
• 3.3.1 控制方法框架30-31
• 3.3.2 全状态反馈控制31-34
• 3.3.3 比例谐振(PR)控制34-36
• 3.4 谐振抑制特性分析36-40
• 3.5 仿真研究40-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 DSP+FPGA控制系统设计46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 DSP+FPGA控制板整体介绍46-48
• 4.3 DSP+FPGA控制器硬件设计48-55
• 4.3.1 DSP板硬件设计48-49
• 4.3.2 FPGA板硬件设计49-55
• 4.4 DSP+FPGA控制器程序设计55-62
• 4.4.1 XINTF总线设计55
• 4.4.2 AD模块驱动程序设计55-58
• 4.4.3 DA模块驱动程序设计58-60
• 4.4.4 保护模块驱动程序设计60-61
• 4.4.5 PWM模块驱动程序设计61
• 4.4.6 DSP软件设计61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 实验平台建设与实验结果63-80
• 5.1 引言63
• 5.2 实验平台整体介绍63-65
• 5.3 实验平台关键结构设计65-69
• 5.3.1 LCL参数设计65-67
• 5.3.2 转接板设计67-69
• 5.4 新平台调试与实验验证结果分析69-79
• 5.4.1 硬件设计测试69-71
• 5.4.2 弱电网阻抗测试71-73
• 5.4.3 单机L滤波逆变器实验73-74
• 5.4.4 单机LCL滤波逆变器并网实验74-78
• 5.4.5 多机LCL滤波逆变器并网实验78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-87
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果87-88
• 致谢88-89
• 作者简介89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：1008271